專(zhuān)利名稱(chēng)：超聲波傳播時(shí)間測(cè)定系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)要求在先的日本專(zhuān)利申請(qǐng)2007-224859號(hào)(2007年8月30日申請(qǐng))及日 本專(zhuān)利申請(qǐng)2008-159151號(hào)(2008年6月18日申請(qǐng))的優(yōu)先權(quán)，上述在先申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容 通過(guò)引用記載于本說(shuō)明書(shū)中。本發(fā)明涉及到一種測(cè)定從超聲波發(fā)送源到規(guī)定位置的超聲波的傳播時(shí)間的方法 及超聲波的傳播時(shí)間測(cè)定系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
作為使用超聲波的現(xiàn)有的位置檢測(cè)方法的一例，專(zhuān)利文獻(xiàn)1記載了一種電子筆系 統(tǒng)。該位置檢測(cè)系統(tǒng)由以下構(gòu)成電子筆，具有以固定周期發(fā)送一定周期、一定波形的超聲 波信號(hào)和紅外線(xiàn)觸發(fā)信號(hào)的功能；以及接收部，接收所發(fā)送的二個(gè)信號(hào)；其中，接收部根據(jù) 觸發(fā)信號(hào)的到達(dá)時(shí)間和超聲波的到達(dá)時(shí)間確定電子筆的位置。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 美國(guó)專(zhuān)利第6118205號(hào)說(shuō)明書(shū)

發(fā)明內(nèi)容
以下是本發(fā)明人的分析。從超聲波發(fā)送源發(fā)送的超聲波信號(hào)使用人聽(tīng)不到的可聽(tīng)?zhēng)в蛞陨系念l率，因此至 少需要20kHz以上。作為以充分的聲壓產(chǎn)生該頻帶的信號(hào)的裝置，人們知道電磁振動(dòng)驅(qū)動(dòng) 小型高剛性的振動(dòng)板的所謂揚(yáng)聲器，但存在以下問(wèn)題難于小型化；因是電流驅(qū)動(dòng)，耗電較 大，并且難于安裝到電子筆等小型的可動(dòng)物體上。因此，作為超聲波發(fā)送源，廣泛使用電壓 驅(qū)動(dòng)的壓電元件。該壓電元件是電壓驅(qū)動(dòng)型，因此一般情況下耗電較小，但為了確保充分的聲壓，大 多與音響阻抗小的共振體組合使用。但當(dāng)利用共振現(xiàn)象時(shí)，雖然可通過(guò)一定的相位/頻率/ 增益發(fā)送超聲波，但其以外的頻率下的發(fā)送增益非常低，難于利用各種調(diào)制方式。并且，在 單獨(dú)的壓電元件中，機(jī)械性的Q較高，殘留振動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，無(wú)論調(diào)制方式如何，難于發(fā)送追 蹤調(diào)制波的超聲波。另一方面，為了連續(xù)進(jìn)行傳播時(shí)間測(cè)定，需要根據(jù)一定周期的觸發(fā)信號(hào)同步發(fā)送 超聲波。該周期例如是20ms時(shí)，該單一或脈沖信號(hào)可作為50Hz的可聽(tīng)音被聽(tīng)到。優(yōu)選盡 量排除該可聽(tīng)音。本發(fā)明的目的在于提供一種排除可動(dòng)物體上搭載的壓電或磁致伸縮元件構(gòu)成的 超聲波發(fā)送體中產(chǎn)生的殘留振動(dòng)的影響、在從該超聲波發(fā)送體送出的超聲波信號(hào)的各周期 內(nèi)可正確測(cè)定最初到達(dá)接收部的直達(dá)波的傳播時(shí)間、不受超聲波信號(hào)的反射波的影響的可 動(dòng)物體的位置檢測(cè)方法及系統(tǒng)。并且本發(fā)明進(jìn)一步的目的在于，通過(guò)使用窄帶域的超聲波 實(shí)現(xiàn)低成本的位置檢測(cè)方法及系統(tǒng)。在本發(fā)明的第一觀(guān)點(diǎn)中，本發(fā)明涉及的超聲波傳播時(shí)間測(cè)定系統(tǒng)的特征在于具有電磁波發(fā)送單元，送出表示發(fā)送定時(shí)的電磁波信號(hào)；在送出上述電磁波信號(hào)的同時(shí)，根據(jù)自相關(guān)性強(qiáng)的模擬隨機(jī)信號(hào)調(diào)制超聲波，從而生成超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)的單元；超聲波發(fā)送單元，由壓電或磁致伸縮元件構(gòu)成，其由該超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)，送出頻率比該超聲波驅(qū)動(dòng) 信號(hào)的基本頻率高的超聲波信號(hào)；電磁波接收單元，檢測(cè)上述電磁波信號(hào)；超聲波接收單 元，檢測(cè)送出的上述超聲波信號(hào)；數(shù)據(jù)處理單元，將和上述超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)相同的波形作為 模型波形，在檢測(cè)出的超聲波信號(hào)和該模型波形之間計(jì)算出相關(guān)值，檢測(cè)計(jì)算出的相關(guān)值 的主峰值，根據(jù)上述電磁波信號(hào)的檢測(cè)時(shí)刻和該主峰值的檢測(cè)時(shí)刻，計(jì)算出超聲波傳播時(shí) 間。在本發(fā)明的其他觀(guān)點(diǎn)中，本發(fā)明涉及的超聲波傳播時(shí)間測(cè)定系統(tǒng)的特征在于具 有電磁波發(fā)送單元，送出表示發(fā)送定時(shí)的電磁波信號(hào)；在送出上述電磁波信號(hào)的同時(shí)，根 據(jù)自相關(guān)性強(qiáng)的模擬隨機(jī)信號(hào)調(diào)制超聲波，從而生成超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)的單元；超聲波發(fā)送 單元，由壓電或磁致伸縮元件構(gòu)成，在比該超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率高的頻率、尤其是1. 5倍 以上的頻率上具有共振點(diǎn)，由該超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)，送出超聲波信號(hào)；電磁波接收單元， 檢測(cè)上述電磁波信號(hào)；超聲波接收單元，檢測(cè)送出的上述超聲波信號(hào)；數(shù)據(jù)處理單元，將和 上述超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)相同的波形作為模型波形，在檢測(cè)出的超聲波信號(hào)和該模型波形之間 計(jì)算出相關(guān)值，檢測(cè)計(jì)算出的相關(guān)值的主峰值，根據(jù)上述電磁波信號(hào)的檢測(cè)時(shí)刻和該主峰 值的檢測(cè)時(shí)刻，計(jì)算出超聲波傳播時(shí)間。上述超聲波發(fā)送單元優(yōu)選在上述超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率的實(shí)質(zhì)性的整數(shù)倍的頻 率上具有共振點(diǎn)。上述超聲波發(fā)送單元優(yōu)選在上述超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率的實(shí)質(zhì)性的偶數(shù)倍的頻 率上具有共振點(diǎn)。上述超聲波接收單元優(yōu)選由壓電元件、磁致伸縮元件或微音器的任意一種構(gòu)成。上述調(diào)制的超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)優(yōu)選對(duì)該模擬隨機(jī)信號(hào)的每1位分配超聲波的M周期 (M ^ 1的整數(shù))。調(diào)制除了相位調(diào)制外，還包括頻率調(diào)制、振幅調(diào)制。作為優(yōu)選實(shí)施方式，上述超聲波發(fā)送單元可在該驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率的實(shí)質(zhì)性的2N 倍(N是正的整數(shù))的頻率上具有共振點(diǎn)。上述超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)是由上述模擬隨機(jī)信號(hào)調(diào)制(例如相位調(diào)制)的信號(hào)，該調(diào) 制的超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)對(duì)該模擬隨機(jī)信號(hào)的每1位分配和上述M相等的數(shù)的超聲波的周期。上述超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)優(yōu)選在信號(hào)的開(kāi)頭和至少相位調(diào)制點(diǎn)上產(chǎn)生。上述超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)優(yōu)選僅在信號(hào)的開(kāi)頭和相位調(diào)制點(diǎn)產(chǎn)生。并且，上述超聲波發(fā)送單元的共振頻率下的振動(dòng)增益優(yōu)選大于上述超聲波驅(qū)動(dòng)信 號(hào)的頻率下的振動(dòng)增益。并且，超聲波接收單元優(yōu)選具有超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率以上的頻帶。進(jìn)一步，上述超聲波接收單元可具有到上述超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)的2N倍(即偶數(shù)倍) 為止的頻率的頻帶。模擬隨機(jī)信號(hào)優(yōu)選是M序列數(shù)據(jù)。通過(guò)選擇M序列數(shù)據(jù)的位串，有助于減小殘留 振動(dòng)、提高相關(guān)性，因此可進(jìn)行高速高精度的超聲波傳播時(shí)間測(cè)定。電磁波信號(hào)優(yōu)選是紅外線(xiàn)。并且，超聲波發(fā)送單元可以安裝在可動(dòng)物體上。可動(dòng)物體例如可以是電子筆或機(jī) 器人。
M序列數(shù)據(jù)優(yōu)選是由4次的特性多項(xiàng)式生成的15位所構(gòu)成的字符，且位串的末尾至少2位以上相同。M序列數(shù)據(jù)優(yōu)選是由4次的特性多項(xiàng)式生成的15位所構(gòu)成的字符，且位串的末尾 是 1111 或 000。進(jìn)一步，M序列數(shù)據(jù)優(yōu)選是由4次的特性多項(xiàng)式生成的15位所構(gòu)成的字符，且位 串的末尾是1111000的序列。在構(gòu)成上述超聲波發(fā)送單元的超聲波生成電路中，優(yōu)選具有用于去除可聽(tīng)區(qū)域的 驅(qū)動(dòng)信號(hào)的濾波器。通過(guò)在構(gòu)成超聲波發(fā)送器的驅(qū)動(dòng)電路中加入濾波器，可抑制可聽(tīng)區(qū)域 中產(chǎn)生的聲波強(qiáng)度，有助于降低對(duì)人的壓力。在構(gòu)成上述超聲波發(fā)送單元的超聲波生成電路中，優(yōu)選至少具有用于去除相當(dāng)于 該超聲波發(fā)送周期的頻率區(qū)域的聲波的濾波器。 在構(gòu)成上述超聲波發(fā)送單元的超聲波生成電路中，優(yōu)選至少具有用于去除相當(dāng)于 M序列字符的調(diào)制周期的頻率區(qū)域的聲波的濾波器。通過(guò)選擇M序列位串，能夠進(jìn)一步提高 其效果。優(yōu)選將從超聲波生成電路中具有濾波器的超聲波發(fā)送單元放出到空間后的聲波 作為在進(jìn)行相關(guān)計(jì)算的基礎(chǔ)上的模型波形。M序列數(shù)據(jù)優(yōu)選是由4次的特性多項(xiàng)式生成的15位所構(gòu)成的字符，且位串的末尾 是1111或000的序列，可實(shí)現(xiàn)靜音。M序列數(shù)據(jù)優(yōu)選是由4次的特性多項(xiàng)式生成的15位所構(gòu)成的字符，且位串的末尾 是1111000的序列，可實(shí)現(xiàn)靜音。如上所述，對(duì)M序列調(diào)制模型波的頻率，在較高的頻率區(qū)域、例如1. 5倍以上或其 2N倍的頻率區(qū)域中，選擇收發(fā)增益高的壓電變換元件，從而可以良好的調(diào)制特性使超聲波 發(fā)送波窄帶域化，結(jié)果可實(shí)現(xiàn)小型、節(jié)電、低成本、且高速高精度的超聲波傳播時(shí)間測(cè)定。并 且，發(fā)送超聲波的頻率大于驅(qū)動(dòng)頻率，因此調(diào)制波的重現(xiàn)性較高，可提高接收波和模型波的 相關(guān)性。


圖1是本發(fā)明涉及的超聲波傳播時(shí)間測(cè)定系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的框圖。圖2是以M序列數(shù)據(jù)進(jìn)行相位調(diào)制的超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形圖的一例。圖3是M序列相位調(diào)制超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形圖、及從具有該驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率的 2倍的共振頻率的壓電元件發(fā)送的超聲波信號(hào)的波形圖的一例。圖4是表示在勵(lì)振點(diǎn)和共振點(diǎn)上壓電元件具有的振動(dòng)增益的圖的一例。圖5是表示相同的位在末尾連續(xù)的M序列數(shù)據(jù)所調(diào)制的超聲波接收信號(hào)的一例的 圖。圖6是表示以M序列數(shù)據(jù)調(diào)制的超聲波發(fā)送波形和參照波形的相關(guān)值時(shí)刻歷史的 波形的一例的圖。圖7是表示以M序列數(shù)據(jù)調(diào)制的超聲波發(fā)送波形和參照波形的相關(guān)值時(shí)刻歷史的 波形的其他例子的圖。圖8是M序列相位調(diào)制超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形圖、和從具有驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率的3倍的共振頻率的壓電元件傳送的超聲波信號(hào)的波形圖。圖9是M序列相位調(diào)制超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形圖、和從具有驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率的1. 5倍的共振頻率的壓電元件傳送的超聲波信號(hào)的波形圖。圖10是在M序列相位調(diào)制超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)中，僅通過(guò)相位調(diào)制點(diǎn)驅(qū)動(dòng)發(fā)送器一側(cè) 的壓電元件時(shí)的超聲波發(fā)送波形圖。圖11是表示由M序列位串調(diào)制的超聲波頻率特性的圖。圖12是表示對(duì)圖11插入高通濾波器時(shí)的發(fā)送波的頻率特性的圖。圖13是對(duì)圖11中依存于M序列的分頻頻率區(qū)域插入陷波濾波器時(shí)的發(fā)送波的頻 率特性的圖。圖14是表示使參照波形是未被濾波的發(fā)送波時(shí)的相關(guān)值的圖。圖15是表示使參照波形是已被濾波的發(fā)送波時(shí)的相關(guān)值的圖。圖16是表示通過(guò)選擇M序列位串使超聲波發(fā)送強(qiáng)度變化的一例的圖。圖17是表示通過(guò)選擇M序列位串使超聲波發(fā)送強(qiáng)度變化的其他例的圖。圖18是表示組裝到電子筆側(cè)的超聲波驅(qū)動(dòng)電路的濾波電路的構(gòu)成的圖。標(biāo)號(hào)說(shuō)明1電子筆2發(fā)送部3接收部11 開(kāi)關(guān)101控制電路102M序列生成電路103超聲波驅(qū)動(dòng)電路104超聲波發(fā)送器(壓電元件或磁致伸縮元件)105紅外線(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路106紅外線(xiàn)發(fā)送器201超聲波接收器(壓電元件、磁致伸縮元件或微音器)202采樣電路203紅外線(xiàn)接收器204檢測(cè)電路205 內(nèi)存206數(shù)據(jù)處理電路
具體實(shí)施例方式接著對(duì)實(shí)施本發(fā)明的最佳方式以電子筆系統(tǒng)為例參照?qǐng)D1至7詳細(xì)說(shuō)明。此外， 本發(fā)明也可以是，在機(jī)器人系統(tǒng)中，將超聲波發(fā)送部設(shè)置在障礙物上，將接收部設(shè)置在機(jī)器 人上，從而計(jì)算出到障礙物為止的距離，從而進(jìn)行回避動(dòng)作的控制；在醫(yī)療看護(hù)系統(tǒng)中，將 超聲波發(fā)送體安裝到患者身上，可確定其所在場(chǎng)所。并且，對(duì)于超聲波的調(diào)制方式，表示了通過(guò)模擬隨機(jī)信號(hào)、使用自相關(guān)性強(qiáng)的M序 列信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制的情況，但其他調(diào)制方式也具有同樣的效果。進(jìn)一步，作為調(diào)制基礎(chǔ)的信號(hào)序列只要是模擬隨機(jī)信號(hào)、自相關(guān)性強(qiáng)的信號(hào)序列即可，所謂Gold序列信號(hào)也具有同 樣的效果。圖1是本發(fā)明涉及的超聲波傳播時(shí)間測(cè)定系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，表示利用了本發(fā)明 的超聲波位置測(cè)定系統(tǒng)的電子筆系統(tǒng)的框圖。該系統(tǒng)由以下構(gòu)成發(fā)送部2，安裝在具有開(kāi) 關(guān)11的電子筆1上；以及接收部3，設(shè)置在離開(kāi)該發(fā)送部的規(guī)定位置上。發(fā)送部2由以下 構(gòu)成控制電路101、M序列生成電路(或M序列位串存儲(chǔ)內(nèi)存)102、超聲波驅(qū)動(dòng)電路103、 超聲波發(fā)送器(壓電元件或磁致伸縮元件)104、紅外線(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路105、紅外線(xiàn)發(fā)送器106。M序列生成電路102根據(jù)由控制電路101提供的M序列初始條件，生成由特性多項(xiàng) 式?jīng)Q定的M序列。M序列生成電路102例如具有4次特性多項(xiàng)式f(x) =x4+x+l、或f(x)= x4+x3+l的性質(zhì)的4位移位寄存器，生成序列長(zhǎng)為15位的位串。通過(guò)變更4位的初始條件， 可獲得數(shù)據(jù)序列巡回性移位的15個(gè)不同的數(shù)據(jù)。圖2表示通過(guò)M序列進(jìn)行相位調(diào)制的超 聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形的一例。使15位的M序列數(shù)據(jù)“000100110101111”的各1位與基波 的1周期對(duì)應(yīng)。0時(shí)是反轉(zhuǎn)相位、1時(shí)是正相位，因此調(diào)制波變?yōu)榛ǖ?5個(gè)周期的長(zhǎng)度。 此外，M序列具體記載于柏木濶著的“M序列及其應(yīng)用(M系列i O応用)”(1996年3月 25日，昭晃堂)等中?？刂齐娐?01在電子筆1具有的開(kāi)關(guān)11被下壓時(shí)，首先將作為時(shí)間測(cè)定基準(zhǔn)的觸 發(fā)信號(hào)和M序列的4位初始條件數(shù)據(jù)提供到紅外線(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路105和M序列生成電路102。 紅外線(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路105根據(jù)來(lái)自控制電路101的信號(hào)生成紅外線(xiàn)驅(qū)動(dòng)用信號(hào)。紅外線(xiàn)發(fā)送器 106被該紅外線(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路105的輸出驅(qū)動(dòng)，將紅外線(xiàn)從電子筆1送出到空間。另一方面，M序列生成電路102根據(jù)控制電路101提供的初始條件，生成M序列位 串，將其提供給超聲波驅(qū)動(dòng)電路103。超聲波驅(qū)動(dòng)電路103通過(guò)該M序列對(duì)超聲波信號(hào)進(jìn)行 相位調(diào)制，作為超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供到超聲波發(fā)送器104。超聲波發(fā)送器104通過(guò)該驅(qū)動(dòng)信 號(hào)被驅(qū)動(dòng)，與紅外線(xiàn)發(fā)送器106的發(fā)送定時(shí)同步，將已被M序列相位調(diào)制的超聲波信號(hào)送出 到空間。因此，紅外線(xiàn)信號(hào)和超聲波信號(hào)從電子筆同時(shí)發(fā)射向接收部。為了實(shí)際上起到電 子筆的作用，在開(kāi)關(guān)被下壓期間，以一定周期重復(fù)上述動(dòng)作?？刂齐娐?01由CPU等構(gòu)成，因此各信號(hào)波形大多使用矩形波。對(duì)于作為時(shí)間測(cè) 定基準(zhǔn)的紅外線(xiàn)觸發(fā)信號(hào)，為了降低對(duì)接收器側(cè)的采樣的時(shí)間偏差，使測(cè)定誤差最小，優(yōu)選 最好是矩形波，而對(duì)于超聲波信號(hào)，超聲波發(fā)送器104大多由壓電元件(或磁致伸縮元件) 構(gòu)成，壓電元件本身含有L、C成分，因此送出到空間的超聲波在驅(qū)動(dòng)波形為矩形波時(shí)，也是 模擬的正弦波。此外，對(duì)于發(fā)送側(cè)的波形，考慮到上述發(fā)送器的特性，正弦波、矩形波、三角 波、梯形波均沒(méi)有問(wèn)題。接收部3由以下構(gòu)成超聲波接收器(壓電元件、磁致伸縮元件或微音器)201、采 樣電路202、紅外線(xiàn)接收器203、檢測(cè)電路204、內(nèi)存205、數(shù)據(jù)處理電路206。超聲波接收器(壓電元件、磁致伸縮元件或微音器)201接收從電子筆1發(fā)送的超 聲波信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。采樣電路202以一定間隔對(duì)該超聲波信號(hào)進(jìn)行采樣，作為相 位調(diào)制M序列超聲波數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到內(nèi)存205。紅外線(xiàn)接收器203接收來(lái)自電子筆1的紅外線(xiàn)信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。檢測(cè)電 路204從紅外線(xiàn)接收器203的輸出中檢測(cè)出觸發(fā)脈沖時(shí)，將觸發(fā)脈沖的到達(dá)時(shí)刻存儲(chǔ)到內(nèi) 存205。并且，檢測(cè)電路204檢測(cè)到M序列初始條件數(shù)據(jù)時(shí)，將其存儲(chǔ)到內(nèi)存205。
也可替代M序列初始條件包含于紅外線(xiàn)信號(hào)中，而采用以下方法將根據(jù)規(guī)定的M 序列的初始條件提前生成的相位調(diào)制M序列超聲波模型波形存儲(chǔ)到內(nèi)存205，當(dāng)紅外線(xiàn)觸 發(fā)信號(hào)到達(dá)時(shí)，數(shù)據(jù)處理電路206讀出該M序列模型波形。數(shù)據(jù)處理電路206從內(nèi)存205讀出表示觸發(fā)脈沖到達(dá)的數(shù)據(jù)時(shí)，由存儲(chǔ)的M序列 初始數(shù)據(jù)生成M序列模型波形，并使該模型波形和發(fā)送部2 —樣通過(guò)超聲波進(jìn)行相位調(diào)制， 生成和發(fā)送側(cè)的超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)相同波形的相位調(diào)制超聲波M序列模型波形。數(shù)據(jù)處理電 路206在該相位調(diào)制超聲波模型波形和內(nèi)存205中存儲(chǔ)的相位調(diào)制超聲波接收波形之間， 進(jìn)行相關(guān)處理。數(shù)據(jù)處理電路206檢測(cè)到相關(guān)值的最初的峰值(主峰)時(shí)，計(jì)算出觸發(fā)脈 沖到達(dá)時(shí)刻到檢測(cè)出該相關(guān)值峰值的時(shí)刻為止的經(jīng)過(guò)時(shí)間，即來(lái)自電子筆1的到接收部3 的超聲波信號(hào)的傳播時(shí)間。
具體而言，將內(nèi)存205中存儲(chǔ)的觸發(fā)檢測(cè)時(shí)刻設(shè)定為采樣開(kāi)始時(shí)間(t)，從內(nèi)存 205讀出相位調(diào)制M序列超聲波數(shù)據(jù)，在該讀出的數(shù)據(jù)和在先生成的相位調(diào)制M序列超聲波 模型波形之間，根據(jù)數(shù)式(1)計(jì)算采樣開(kāi)始時(shí)間(t)下的相關(guān)值C(t)。(數(shù)式1)<formula>formula see original document page 9</formula>
在數(shù)式(1)中，i是整數(shù)值，表示采樣時(shí)間變量，N是模型波形的采樣數(shù)，r(i)是采 樣時(shí)刻i的模型波形的值，f(i+t)是采樣時(shí)刻(i+t)的接收波形的值。接著根據(jù)獲得的相關(guān)值探索峰值。如未檢測(cè)出峰值，則使采樣開(kāi)始時(shí)間(t)僅增 加單位量1，同樣重復(fù)峰值探索。當(dāng)檢測(cè)出相關(guān)峰值時(shí)，從內(nèi)存205讀出和該相關(guān)峰值的檢 測(cè)時(shí)刻下的變量t對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)刻。最后數(shù)據(jù)處理電路206根據(jù)觸發(fā)檢測(cè)時(shí)刻和峰值檢測(cè) 時(shí)刻，計(jì)算出電子筆1到接收部3的超聲波的傳播時(shí)間。設(shè)接收到紅外線(xiàn)觸發(fā)脈沖的采樣 時(shí)間為0、采樣周期為DT時(shí)，超聲波傳播時(shí)間可算出為tXDT。該超聲波的信號(hào)傳播系統(tǒng)下的頻率區(qū)域是20kHz至100kHz，作為接收發(fā)送裝置， 可考慮頻帶較寬的采用了振動(dòng)板的振動(dòng)/靜電容量檢測(cè)的揚(yáng)聲器/微音器，但作為發(fā)送裝 置使用時(shí)，這些裝置價(jià)格高，而小型節(jié)電的裝置靈敏度非常低。另一方面，價(jià)格低的壓電元 件僅可在振動(dòng)增益強(qiáng)的共振頻率附近使用。因此，低價(jià)格的壓電元件很難說(shuō)具有為了用M 序列信號(hào)調(diào)制超聲波所需的充分的頻帶。作為使M序列信號(hào)的頻帶窄域化的方法，包括使 同一相位波多個(gè)連續(xù)的方法。設(shè)壓電元件的共振頻率為40kHz，向M序列的各1位分配超聲波的M(M彡1的整 數(shù))周期進(jìn)行相位調(diào)制時(shí)，必要的頻帶以40kHz為中心，單側(cè)變?yōu)?0/M(kHz)、即兩側(cè)為 (40/M) X 2 (kHz)。該頻帶在M = 3 4、Q值低的壓電元件中，是可充分覆蓋的區(qū)域。但當(dāng)提高M(jìn)值時(shí)，信號(hào)傳送所需時(shí)間增加，不適合要求高速性的應(yīng)用，而在低速 的、充分的應(yīng)用中，提高M(jìn)值是有效的方法。并且，進(jìn)行相關(guān)峰值探索計(jì)算時(shí)，原則上，具有 主峰的增益的(M-l)/M倍的值的(M-I)個(gè)相關(guān)次要峰值產(chǎn)生在主峰的兩側(cè)，因此當(dāng)反射波 和直達(dá)波的時(shí)間差較小時(shí)，因該次要峰值的重疊，難于確定主峰的位置，因此優(yōu)選使M值盡 可能小。并且，當(dāng)M = 1時(shí)，可發(fā)現(xiàn)相位調(diào)制超聲波接收波和M序列模型波的相關(guān)值不會(huì)大幅下降，對(duì)于位的位置誤差實(shí)驗(yàn)性地研究敏感頻帶，其結(jié)果是，已被相位調(diào)制的發(fā)送超聲波 信號(hào)在相位調(diào)制(相位切換)點(diǎn)附近對(duì)超聲波驅(qū)動(dòng)波形有充分的追蹤性。并且，在高頻區(qū) 域中，增益強(qiáng)的壓電元件的相關(guān)峰值的S/N比較高，因此具有良好的相關(guān)值檢測(cè)特性。圖3表示以位串“10110”對(duì)頻率20kHz的超聲波進(jìn)行相位調(diào)制的驅(qū)動(dòng)波形(虛 線(xiàn))、及從共振頻率40kHz的壓電元件104向空間送出40kHz的相位調(diào)制超聲波波形(實(shí) 線(xiàn))時(shí)的兩個(gè)波形。可知與驅(qū)動(dòng)波形的相位切換點(diǎn)SI、S2、S3同步地，發(fā)送波形的相位改 變，從而使發(fā)送波形對(duì)驅(qū)動(dòng)波形的追蹤性良好。進(jìn)一步可知，在驅(qū)動(dòng)波形同相、連續(xù)變化的點(diǎn)A1下，兩個(gè)波形彼此基本變?yōu)橥啵?壓電元件的超聲波增益放大，而在兩個(gè)波形基本反相的點(diǎn)D1下，壓電元件的超聲波增益衰 減，結(jié)果超聲波的發(fā)送輸出電平變得平均。這意味著，壓電元件的共振頻率下的殘留振動(dòng)通 過(guò)由該共振頻率的1/2頻率驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)而衰減。因此，為了維持相位(切換)調(diào)制點(diǎn)下的 超聲波發(fā)送波形對(duì)超聲波驅(qū)動(dòng)電壓波形的追蹤性能的同時(shí)，抑制發(fā)送超聲波中含有的殘留 振動(dòng)，對(duì)于壓電元件的驅(qū)動(dòng)頻率，使壓電元件的共振頻率設(shè)定為2N倍1)即可。用于進(jìn)行相關(guān)峰值探索的接收側(cè)的M序列模型波形優(yōu)選在相位調(diào)制(切換)點(diǎn)的 追蹤性，因此接收部3將和發(fā)送側(cè)驅(qū)動(dòng)壓電元件104的M序列相位調(diào)制超聲波驅(qū)動(dòng)波形完 全相同的波形作為M序列模型波形使用，與接收的超聲波波形之間，計(jì)算相關(guān)值。其中如圖4所示，為了使送出到空間的超聲波的頻率不是勵(lì)振頻率、而與壓電元 件的共振頻率相同，在勵(lì)振狀態(tài)下的聲波的頻率特性下，使壓電元件104的共振頻率中的 振幅增益大于勵(lì)振頻率下的振幅增益即可。實(shí)際上，通過(guò)增減勵(lì)振電壓進(jìn)行調(diào)整，或通過(guò)共 振頻率衰減壓電元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。并且，超聲波接收器201優(yōu)選具有到超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率的2N倍為止的頻帶。如上所述，當(dāng)壓電元件的共振頻率是驅(qū)動(dòng)頻率的2N倍時(shí)，可獲得最好的性能，當(dāng) 是N倍(即整數(shù)倍)時(shí)，增益變動(dòng)變大，但相位調(diào)制部分如圖8(圖8中表示3倍的共振頻 率的情況)那樣明顯出現(xiàn)，因此可進(jìn)行超聲波傳播時(shí)間測(cè)定。并且，如非整數(shù)倍、至少是高頻時(shí)，原理上可進(jìn)行超聲波傳播時(shí)間測(cè)定。圖9是壓 電元件的共振頻率是驅(qū)動(dòng)頻率的1. 5倍的頻率時(shí)的例子，增益變動(dòng)較大，相位調(diào)制點(diǎn)及非 調(diào)制點(diǎn)的差不明確，穩(wěn)定性、精度有下降的傾向，但相位調(diào)制點(diǎn)及非調(diào)制點(diǎn)的差明確存在， 通過(guò)強(qiáng)調(diào)它們的差，可進(jìn)行超聲波傳播時(shí)間測(cè)定。并且，如圖10所示，至少僅通過(guò)相位調(diào)制點(diǎn)驅(qū)動(dòng)發(fā)送器側(cè)的壓電元件時(shí)，相關(guān)值 下降，但殘留振動(dòng)的影響也被抑制，進(jìn)一步可基本使驅(qū)動(dòng)信號(hào)波數(shù)減半，因此可減少整體的 耗電。并且，在之前記載的M序列數(shù)據(jù)串中，同位連續(xù)時(shí)，如圖5所示，發(fā)送的聲波的頻率 從壓電元件104的共振頻率靠近壓電元件驅(qū)動(dòng)頻率，縣其能量增益變小。相反，在數(shù)據(jù)串不 同的位的相位調(diào)制點(diǎn)中，相位調(diào)制部分具有高頻成分，因此激勵(lì)比壓電元件驅(qū)動(dòng)頻率高的 聲波的比例較高，通過(guò)高頻側(cè)存在的壓電元件的共振點(diǎn)發(fā)送聲波，發(fā)送的聲波的頻率接近 壓電元件104的共振頻率，且其能量增益變大。因此，為了抑制殘留振動(dòng)，優(yōu)選M序列數(shù)據(jù) 串的末尾有同位連續(xù)，當(dāng)是位不同的末尾時(shí)，殘留振動(dòng)變大，不優(yōu)選。進(jìn)一步，隨著末尾同位連續(xù)的個(gè)數(shù)增多，殘留振動(dòng)變小，實(shí)際的接收波形和參照波 形的相關(guān)性提高。在由4次特性多項(xiàng)式生成的數(shù)據(jù)串中，2位連續(xù)的部分存在6 7處，3位連續(xù)的部分是“000” 一處，4位連續(xù)時(shí)存在“1111” 一處，和末尾“00”、“11”相比，“000”、 尤其是“1111”更有效果。接著將式(1)所示的相關(guān)值的時(shí)刻歷史數(shù)據(jù)串的例子稱(chēng)為相關(guān)波形，如圖6及圖 7所示。圖6以“100110101111000”的位串調(diào)制，圖7以“100010011010111”的位串調(diào)制。 對(duì)15位的M序列信號(hào)的一般的相關(guān)波形除主峰以外，側(cè)峰在其前后產(chǎn)生，根據(jù)位串的取得 方法不同，產(chǎn)生圖6和圖7的差異。這是理想情況，在實(shí)際的接收波形中，當(dāng)周?chē)碾s音、反 射波等重疊時(shí)，會(huì)產(chǎn)生其增益靠近主峰增益的情況，根據(jù)進(jìn)行峰值檢測(cè)的算法，成為導(dǎo)致錯(cuò) 誤檢測(cè)的原因的可能性較高。實(shí)際對(duì)15種位串求出相關(guān)波形的結(jié)果是，在位串的前一半、 后一半中，相位調(diào)制點(diǎn)數(shù)的差越大，側(cè)峰增益越小。因此，由特性多項(xiàng)式f (x) = x4+x+l生成的位串中“ 1111000”的數(shù)據(jù)串作為M 序列15位的開(kāi)頭的“111100010011010”或作為末尾的“100110101111000”時(shí)，及由特 性多項(xiàng)式f(x) = x4+x3+l生成的位串中“0001111”的數(shù)據(jù)串作為M序列15位的開(kāi)頭的 “000111101011001”或作為末尾的“010110010001111”時(shí)，和其他13種數(shù)據(jù)串相比，在相關(guān) 波形中，側(cè)峰的增益變低，因此可提高接收波到達(dá)時(shí)刻的精度。進(jìn)而如上所述，在M序列數(shù)據(jù)串的末尾同位連續(xù)時(shí)，抑制了殘留振動(dòng)，因此作為本 發(fā)明中的M序列位串，“100110101111000”或“010110010001111”的殘留振動(dòng)較小，相關(guān)波 形的側(cè)峰也變小，因此可高速高精度地測(cè)定超聲波傳播時(shí)間。最后，對(duì)以電子筆系統(tǒng)為例的本發(fā)明的實(shí)施例參照?qǐng)D11至圖18進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖18表示組裝到電子筆的壓電元件驅(qū)動(dòng)電路中的濾波電路。圖18(a)是剪切低 通的筆尖的濾波電路的一例，圖18(b)是僅剪切特定頻帶的筆尖的濾波電路的一例。濾波 電路組裝到用于驅(qū)動(dòng)壓電元件的升壓電路前時(shí)，加入了升壓器(大多使用變壓器等線(xiàn)圈) 的特性，因此優(yōu)選組裝到升壓后的電路中。并且，由于是高壓部，因此優(yōu)選注意配件的耐壓 性，盡可能由受動(dòng)配件構(gòu)成。圖11表示從沒(méi)有濾波器的電子筆放射出的超聲波的頻率特性。由M序列位串調(diào) 制的超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)實(shí)質(zhì)上具有圖11(a)所示的接近矩形波的特性。因此，“10”、“01”的 位圖案部分和驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率相等，而“1100”、“0011”部分和以1/2頻率驅(qū)動(dòng)的相等。同樣， 1/3,1/4的頻率成分包含在驅(qū)動(dòng)頻率中。因此，放出到空間的超聲波信號(hào)也因驅(qū)動(dòng)頻率的 1/2、1/3、1/4的頻率成分的聲壓較高，所以當(dāng)這些頻率處于可聽(tīng)區(qū)域時(shí)，人可以聽(tīng)到。由M序列調(diào)制的超聲波最低也存在15波，對(duì)至今能夠較好利用的1 3波的脈沖 波，波數(shù)較多，聲波的能量也變大，因此在電子筆的應(yīng)用中，有時(shí)會(huì)對(duì)人造成損傷。并且，超 聲波發(fā)送周期大多是10 20ms，在該周期產(chǎn)生的超聲波宏觀(guān)上來(lái)看變?yōu)?0 100Hz的聲 音。人聽(tīng)到該聲音也較刺耳，因此會(huì)成為對(duì)人造成壓力的要因。因此，首先如圖12所示，當(dāng)插入了使驅(qū)動(dòng)頻率以上的聲波通過(guò)、抑制其以下的聲 波的濾波器時(shí)，驅(qū)動(dòng)周期及超聲波驅(qū)動(dòng)頻率的分頻頻率均衰減，大幅抑制了人聽(tīng)到的聲壓。 但該超聲波發(fā)送信號(hào)不具有低通的頻率成分，因此相位調(diào)制部分的增益變小，相關(guān)值有下 降的傾向。因此如圖13所示，僅對(duì)有問(wèn)題的頻率區(qū)域進(jìn)行濾波時(shí)，丟失的頻率成分變小，可 使整體的系統(tǒng)性能下降為最小限度，實(shí)現(xiàn)靜音化。但因造成成本上升，所以選擇最有效的頻
率很重要。
圖14、15是表示為了填補(bǔ)丟失的頻率成分，使進(jìn)行相關(guān)計(jì)算的參照波形作為濾波 后的超聲波發(fā)送波形時(shí)的效果的一例。圖14表示參照波形中沒(méi)有濾波器的情況，圖15表 示參照波形中有濾波器的情況。比較圖14、15可知，通過(guò)使參照波形為濾波后的發(fā)送波形， 相關(guān)值的最大峰值和之前的峰值的增益的差從0. 1擴(kuò)大到0. 4，結(jié)果相關(guān)計(jì)算下的峰值探 索的精度提高的可能性增加。圖16、17是表示通過(guò)M序列位串使超聲波發(fā)送信號(hào)的聲壓改變的例子。均以時(shí)間 序列表示使用了圖中所示的M序列位圖案時(shí)的電壓變化。由圖16、17可知，M序列位串的 末尾同位越連續(xù)，聲壓峰值越小，進(jìn)而最后的位串為“1111000”時(shí)(圖16(a))，聲壓峰值越 小。因此，通過(guò)選擇M序列位串也可實(shí)現(xiàn)靜音化。此外，上述專(zhuān)利文獻(xiàn)的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用加入到本說(shuō)明書(shū)中。以上參照上述實(shí)施 方式說(shuō)明了本發(fā)明，但本發(fā)明不僅限于上述實(shí)施方式的構(gòu)成，當(dāng)然包括在本發(fā)明的范圍內(nèi) 由本領(lǐng)域人員可獲得的各種變形、修改。
權(quán)利要求
一種超聲波傳播時(shí)間測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，具有電磁波發(fā)送單元，送出表示發(fā)送定時(shí)的電磁波信號(hào)；在送出上述電磁波信號(hào)的同時(shí)，根據(jù)自相關(guān)性強(qiáng)的模擬隨機(jī)信號(hào)調(diào)制超聲波，從而生成超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)的單元；超聲波發(fā)送單元，由壓電或磁致伸縮元件構(gòu)成，其由該超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)，送出頻率比該超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)的基本頻率高的超聲波信號(hào)；電磁波接收單元，檢測(cè)上述電磁波信號(hào)；超聲波接收單元，檢測(cè)送出的上述超聲波信號(hào)；和數(shù)據(jù)處理單元，將和上述超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)相同的波形作為模型波形，在檢測(cè)出的超聲波信號(hào)和該模型波形之間計(jì)算出相關(guān)值，檢測(cè)計(jì)算出的相關(guān)值的主峰值，根據(jù)上述電磁波信號(hào)的檢測(cè)時(shí)刻和該主峰值的檢測(cè)時(shí)刻，計(jì)算出超聲波傳播時(shí)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波傳播時(shí)間測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，上述超聲波發(fā)送單 元在比上述超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率高的頻率上具有共振點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波傳播時(shí)間測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，上述超聲波發(fā)送單 元在上述超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率的實(shí)質(zhì)性的整數(shù)倍的頻率上具有共振點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲波傳播時(shí)間測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，上述超聲波發(fā)送單 元在上述超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率的實(shí)質(zhì)性的偶數(shù)倍的頻率上具有共振點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4的任意一項(xiàng)所述的超聲波傳播時(shí)間測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，上述 超聲波接收單元由壓電元件、磁致伸縮元件或微音器的任意一種構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5的任意一項(xiàng)所述的超聲波傳播時(shí)間測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，上 述已調(diào)制的超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)對(duì)該模擬隨機(jī)信號(hào)的每1位分配超聲波的M周期(M ^ 1的整 數(shù))。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5的任意一項(xiàng)所述的超聲波傳播時(shí)間測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，上述 超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成單元對(duì)上述超聲波進(jìn)行相位調(diào)制。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7的任意一項(xiàng)所述的超聲波傳播時(shí)間測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，上述 超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)在信號(hào)的開(kāi)頭和至少相位調(diào)制點(diǎn)上產(chǎn)生。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7的任意一項(xiàng)所述的超聲波傳播時(shí)間測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，上述 超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)僅在信號(hào)的開(kāi)頭和相位調(diào)制點(diǎn)產(chǎn)生。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9的任意一項(xiàng)所述的超聲波傳播時(shí)間測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，上 述模擬隨機(jī)信號(hào)是M序列數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10的任意一項(xiàng)所述的超聲波傳播時(shí)間測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，上 述超聲波發(fā)送單元的共振頻率下的振動(dòng)增益大于上述超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率下的振動(dòng)增frff. o
12.根據(jù)權(quán)利要求1至10的任意一項(xiàng)所述的超聲波傳播時(shí)間測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，上 述電磁波信號(hào)是紅外線(xiàn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至11的任意一項(xiàng)所述的超聲波傳播時(shí)間測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，上 述超聲波接收單元具有上述超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率以上的頻帶。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的超聲波傳播時(shí)間測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，上述超聲波接收 單元具有到上述超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率的偶數(shù)倍為止的頻帶。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14的任意一項(xiàng)所述的超聲波傳播時(shí)間測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，上 述超聲波發(fā)送單元安裝在可動(dòng)物體上。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的超聲波傳播時(shí)間測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，上述可動(dòng)物體是 電子筆。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的超聲波傳播時(shí)間測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，上述可動(dòng)物體是 機(jī)器人。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的超聲波傳播時(shí)間測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，在上述M序列數(shù)據(jù) 中，M序列數(shù)據(jù)是由4次的特性多項(xiàng)式生成的15位所構(gòu)成的字符，且位串的末尾至少2位 以上相同。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的超聲波傳播時(shí)間測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，在上述M序列數(shù)據(jù) 中，M序列數(shù)據(jù)是由4次的特性多項(xiàng)式生成的15位所構(gòu)成的字符，且位串的末尾是1111或 000。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的超聲波傳播時(shí)間測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，在上述M序列數(shù)據(jù) 中，M序列數(shù)據(jù)是由4次的特性多項(xiàng)式生成的15位所構(gòu)成的字符，且位串的末尾是1111000 的序列。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至20的任意一項(xiàng)所述的超聲波傳播時(shí)間測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，在 構(gòu)成上述超聲波發(fā)送單元的超聲波生成電路中，具有用于去除可聽(tīng)區(qū)域的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的濾波器o
22.根據(jù)權(quán)利要求1至21的任意一項(xiàng)所述的超聲波傳播時(shí)間測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，在 構(gòu)成上述超聲波發(fā)送單元的超聲波生成電路中，至少具有用于去除相當(dāng)于該超聲波發(fā)送周 期的頻率區(qū)域的聲波的濾波器。
23.根據(jù)權(quán)利要求1至22的任意一項(xiàng)所述的超聲波傳播時(shí)間測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，在 構(gòu)成上述超聲波發(fā)送單元的超聲波生成電路中，至少具有用于去除相當(dāng)于M序列字符的調(diào) 制周期的頻率區(qū)域的聲波的濾波器。
24.根據(jù)權(quán)利要求1至23的任意一項(xiàng)所述的超聲波傳播時(shí)間測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，將 從超聲波生成電路中具有濾波器的超聲波發(fā)送單元放出到空間后的聲波作為在進(jìn)行相關(guān) 計(jì)算的基礎(chǔ)上的模型波形。
25.根據(jù)權(quán)利要求21至24的任意一項(xiàng)所述的超聲波傳播時(shí)間測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于， 在使用的M序列數(shù)據(jù)中，M序列數(shù)據(jù)是由4次的特性多項(xiàng)式生成的15位所構(gòu)成的字符，且 位串的末尾是1111或000的序列。
26.根據(jù)權(quán)利要求21至25的任意一項(xiàng)所述的超聲波傳播時(shí)間測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于， 在使用的M序列數(shù)據(jù)中，M序列數(shù)據(jù)是由4次的特性多項(xiàng)式生成的15位所構(gòu)成的字符，且 位串的末尾是1111000的序列。
全文摘要
提供排除壓電或磁致伸縮元件的殘留振動(dòng)的影響、提高接收超聲波波形和模型波形的相關(guān)性、不受超聲波信號(hào)的反射波影響的位置檢測(cè)方法及系統(tǒng)，該超聲波傳播時(shí)間測(cè)定系統(tǒng)的發(fā)送部(2)生成含有表示發(fā)送定時(shí)的觸發(fā)信號(hào)的電磁波信號(hào)及在該電磁波信號(hào)送出同時(shí)基于自相關(guān)性強(qiáng)的模擬隨機(jī)信號(hào)調(diào)制超聲波而生成的超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)，由超聲波發(fā)送器(104)送出頻率比該超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率高的超聲波信號(hào)；接收部(3)具有數(shù)據(jù)處理電路(206)，檢測(cè)電磁波信號(hào)和超聲波信號(hào)，將超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)作為模型波形，在檢測(cè)的超聲波信號(hào)和模型波形之間計(jì)算相關(guān)值，檢測(cè)計(jì)算出的相關(guān)值的主峰值，根據(jù)電磁波信號(hào)的檢測(cè)時(shí)刻和該主峰值的檢測(cè)時(shí)刻，計(jì)算出超聲波傳播時(shí)間。
文檔編號(hào)G01S5/30GK101828129SQ20088010505
公開(kāi)日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2008年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月30日
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